美国舰船及编队通信手段分析

宿 勇，吴 镝

(1. 海军装备部，北京 100071；2. 中国舰船重工集团公司 第七一四研究所，北京 100101)

美国舰船及编队通信手段分析

宿 勇1，吴 镝2

(1. 海军装备部，北京 100071；2. 中国舰船重工集团公司 第七一四研究所，北京 100101)

通信是舰艇编队实施作战指挥控制的重要基础，在舰艇编队作战指挥中发挥着至关重要的作用。本文梳理了美国海军舰艇编队基本的无线通信手段及其管理方式，并归纳了其特点。

舰队；通信；管理

1 基本无线通信手段

图1 反潜作战通信链路Fig. 1 Anti submarine warfare communication link

1.1 反潜作战通信

反潜作战可由航母编队中指定的驱逐舰舰长或由航母上的反潜战协调官指挥。第 1 种情况下，指定的驱逐舰舰长根据态势图提供的敌方潜艇信息执行反潜战任务；第 2 种情况下，航母上反潜作战协调官根据作战指挥中心提供的与驱逐舰上相同的战术态势信息执行反潜作战任务。执行反潜作战任务所需的通信链路如图1 所示。

航母编队通过战术数据信息交换子系统从岸基舰队指挥官处收到整个战区态势信息。岸基海上侦察机主要支持航母编队反潜作战，需要建立 2 个通信链路，一是借助航母反潜战术支援中心实现与编队内反潜舰艇的联络；二是与编队内反潜舰艇间直接建立连接。

装有拖曳线列阵系统的侦察船常部署在外围防御，与编队的联络主要通过超高频卫星通信系统到岸基数据处理中心，然后依次转发给编队反潜作战平台。侦察船与编队的直接联络由高频无线电通信或其他外部通信手段完成。攻击型潜艇可用于外围防御敌潜艇，与编队其他平台间的联络通过舰队卫星通信系统潜艇卫星信息交换子系统、高频表面波无线电、声学通信等实现。

反潜直升机与编队间的通信通过甚高频视距通信以及 11 号链实现。

1.2 反舰作战通信

反舰作战通常由航母舰长负责指挥，具体作战资源协调由位于航母上的水面战协调官统筹。作战资源包括航母及编队资源、空中资源以及岸基资源。各类资源都要形成相应的统一态势图（水面、空中和岸基统一态势图），航母舰长及协调官根据各统一态势图指挥反舰作战任务。执行反舰作战任务所需的通信链路如图2 所示。

航母编队通过战术数据信息交换子系统从岸基舰队指挥官处收到整个战区态势信息。岸基海上巡逻机同时支持航母编队反舰作战，其通过数据链与航母及编队建立起联络。反舰作战任务由位于航母周围的驱逐舰或航母舰载机执行，其所需的态势信息由航母统一处理之后通过协同作战能力（CEC）系统或数据链提供。

执行反舰作战任务所需的通信链路如图2 所示。

图2 反舰作战通信链路Fig. 2 Anti ship warfare communication link

1.3 对空作战通信

经过一个周期的研究发现,观察组实习生成绩明显高于对照组实习生,并且观察组患者满意度明显优于对照组。两组实习生对比差异具有统计学意义(p<0.05),具体见表1.

对空作战具体指挥通常由巡洋舰舰长担任，顶层决策有航母本舰作战指挥中心的战术执行官完成。航母及编队对空作战态势图由安装在编队内所有平台（包括舰载机和预警机）协同作战能力（CEC）实现互联互通以及资源共享。在航母及编队执行对空作战任务时，预警机发挥的作用极为关键，其相应的通信联络关系如图3 所示。

航母编队对空作战联络体系中各平台间探测数据的分发与交换必须具有很高的实时性，因此，对网络的传输速率、带宽、流量要求相当高，确保探测数据必须实时可靠地进行传输。体系内的网络采用的数据链都是专用的，与普通数据链相比，在各方面，如数据吞吐容量、数据更新周期、数据更新速率、数据传输误码率和可靠性等方面的性能都要高出几个数量级。

执行对空作战任务所需的通信链路如图3 所示。

图3 对空作战通信链路Fig. 3 Air warfare communication link

1.4 打击作战通信

打击作战通常由航母航空联队长负责具体指挥，作战资源的协调由位于航母作战指挥中心的打击作战协调官统筹。打击作战指挥决策场所位于航母情报中心，最终的打击作战由航母航空联队完成。航母及编队完成打击作战任务所需的通信链路如图4 所示。

航空联队执行打击任务的流程极为复杂，始于接受任务，终于收集战损评估数据，是一个包含目标决断、数据分析、资源协调、战损评估等多个阶段的过程。整个过程需要得到航母情报中心和气象与海洋中心等多部门及相关人员的具体支持。此外，航母情报中心需要采用自动化系统来处理大量能够影响打击规划的决策数据。

执行打击作战任务所需的通信链路如图4 所示。

图4 打击作战通信链路Fig. 4 Strike warfare communications link

1.5 两栖作战通信

两栖作战一般由两栖打击群来完成，群内有 3 艘两栖舰，没有预警机，缺少护航兵力，防御能力和远程打击能力都较差，无法满足登陆作战的要求。而航母打击群拥有强大的攻防能力，却缺少两栖戒备群/远征攻击群所具备的占领滩头阵地，为后续部队开辟立足点的能力。因此，在实际作战中，两栖打击群与航母打击群一起行动，如“持久自由行动”和伊拉克战争中，美军每个两栖打击群都伴随航母打击群一起行动。

2 无线通信管理方式分析

图5 两栖作战通信链路Fig. 5 Amphibious warfare communication link

图6 ADNS 技术几个发展阶段Fig. 6 Development stages of ADNS

2.1 以自动化数字网络系统实现海上无线通信综合管理

面对海上繁杂的通信资源与手段，多种异构通信网络，美国海军的应对方式是采用自动化数字网络系统（ADNS）对海上各种通信网络资源进行综合管理、协调使用、信息格式转换，使得海上无线通信资源配置更为灵活、信息联通更为流畅。近年来，美国海军海上无线通信管理系统通过增量式发展在促进通信 IP化、大带宽、高流量方面不断取得进步。目前，先进数字网络系统已经成为美国海军实现可靠、安全、自适应的海上通信网络中心能力的关键。

自动化数字网络系统共经历了 3 个发展阶段：增量I之前阶段（1988-1997 年）、增量 Ⅰ 阶段（1997-2004 年）及增量 Ⅱ 阶段，目前正处于增量 Ⅲ 阶段，2009 财年初已经达到初始作战能力（IOC）。图6 给出了系统的几个发展阶段及其相应的技术特征：

增量 Ⅰ 之前阶段重点发展 IP over RF 技术、舰艇IP 网络技术、路由器结构技术等。

增量 Ⅰ 阶段的发展重点是用思科的路由器替换普罗捷翁姆公司路由器、在单一卫星通信路径上采用多种综合安全传输技术、传输链路之间采用动态网络容错备援技术，增加了网络管理和监视功能等；

增量 Ⅱ 阶段对增量 Ⅰ 进行了补充，采用了多通信路径流量分配技术、灵活带宽保障技术等；

增量 Ⅲ 阶段将对增量 Ⅱ 进行补充，将采用加密文本路由和 IPv4/IPv6 技术、传输速率达到 50 Mbps 及融合 IP 技术等。

美海军舰艇自动化数字网络通信连接采用了多种设备，保证了舰船之间、舰船和卫星之间的通信链路的带宽和高效使用。

自动化数字网络系统工作在保密层，因此在保密局域网和自动化数字网络系统路由器之间不需加密设备。对于所有的其他舰艇局域网，在舰艇局域网和自动化数字网络系统路由器之间必须进行安全级别转换，因此必须包括一个加密设备。

在极高频（EHF）卫通终端上安装了时分复用接入接口处理器，系统可以在EHF终端家族之间共享传输时隙。因此，如果某个舰载EHF终端在分配时隙中不传输任何信号，此时隙可以供其他EHF终端使用。

远程接口单元（CRIU）设备采用了信道接入协议（CAP），这对于分组数据低速信道传输时尤其必要。CRIU 是一种在 CAP 中插入延时的设备，主要原因是卫星通信存在固有的传输延时。

多路复用器允许电路能够共享同一卫星信道。

专用小型交换机（PBX）使得普通老式电话系统（POTS）能够和舰艇之间进行接收和发送呼叫。

和舰艇相联的 RF 链路包括 EHF 卫通链路、UHF指示、UHF 卫通链路、国际海事卫星链路、商用 C 波段商用宽带卫星通信项目及 SHF 卫通（X 波段）链路。

当舰艇进入港口时，舰艇向外的通信链路可以和码头地面上的铜或光纤网络接口建立连接，因此，此时舰艇没有必要使用卫通终端进行通信。

美海军在当前的未来数年国防计划（FYDP）中将用具有适合网络中心、“部队网”和未来美国国防部项目的自动化数字网络系统替换所有当前配置的系统。这将与舰队司令官协调的 SHIPMAIN 计划相一致。计划始于 2005 财年，包括自动化数字网络系统增量 Ⅱ的安装。2006 财年自动化数字网络系统增量 ⅡA 仅为部队级舰艇提供附加能力。增量 Ⅲ 与战术交换项目联合进行，将只部署 2 个岸基站：海军计算机与电信大西洋地区总站（NCTAMS LANT）和 PAC（RNOSC 东部和西部）。增量 Ⅱ、增量 ⅡA 和增量 Ⅲ 将替换到寿期的系统硬件，消除当前 2 Mbps IP 带宽的流量瓶颈，将所有舰艇的话音、视频和数据信息汇集到一个双堆栈 IPv4/IPv6、密文、IP 核心网体系结构中。

2.2 数字网络系统实现海上无线通信动态分配带宽

自动化数字网络系统能够自动发现海上空闲无线通信带宽并充分利用起来，实现通信流量的最大化。由于去除了人为操作，实现动态带宽分配，使得在不增加发射机数量的前提下通信流量增长至少 10 倍以上。系统能够在任意 2 个路由器之间传输各类IP数据包，包括文本、图形、语音或视频应用，无需另外开发新型昂贵的烟囱式系统用于支持新应用。

2.3 美军认知无线电技术尚在研制试验阶段

认知无线电是指通过软件可编程无线电最有效利用战场可用频谱资源。通过这种方式，JTRS 无线电将有效地利用高带宽波形，确保部队之间的最大互操作性，保障语音、数据和视频实时传输的安全性。目前，美军认知无线电技术仍未成熟，尚处于研制试验阶段。据美国陆军网站报道，美军正在计划测试用于战场无线通信的认知无线电的频谱碎片整理（Spectrum Fragmentation）技术。据称，负责研发无线电软硬件的美国联合战术无线电系统（JTRS）办公室正在逐步实现“认知无线电”概念，以促进不同军种在战场上互相自由联通。

3 结 语

美国海军舰船及编队的通信链路相当复杂，不同作战模式拥有各自的无线通信支撑。目前，美国海军舰船及编队的通信正在向一体化管理迈进，未来海上无线通信资源将得到更加充分利用。同时，美国海军正在不断探索新型通信技术，寻求海上舰船及编队通信的新突破。

[1]刘维国. 现代舰艇信息网络建设的思考[J]. 情报指挥控制系统与仿真技术, 2003(6): 10–11, 16.

[2]刘湛, 李孝明. 美国海战场综合电子信息系统概况及其启示[J]. 舰船电子工程, 2008, 28(10): 55–59. LIU Zhan, LI Xiao-ming. Summarization and enlightenment of American integrated electronical information system in sea battlefield[J]. Ship Electronic Engineering, 2008, 28(10): 55–59.

[3]FOSTER I, KESSELMAN C, NICK J M, et al. The physiology of the grid[M]//BERMAN F, FOX G, HEY T. Grid Computing:making the Global Infrastructure a Reality. New York: John Wiley & Sons, Ltd, 2003, 5: 217–249.

[4]ROUQUETTE-LEVEIL S, GOSSE K, ZHUANG X Y, et al. Spatial division multiplexing of space-time block codes[C]//Proceedings of International Conference on Communication Technology. Beijing, China: IEEE, 2003: 1343–1347.

[5]刘宏展, 孙建锋, 刘立人. 空间激光通信技术发展趋势分析[J].光纤通信技术, 2010, 34(8): 39–42. LIU Hong-zhan, SUN Jian-feng, LIU Li-ren. Analyzing the trends of space laser communication[J]. Optical Communication Technology, 2010, 34(8): 39–42.

Analysis of the communicationmeans of US Navy ships and fleet

SU Yong1, WU Di2

(1. Navy Equipment Department, Beijing 100071, China; 2. The 714 Research Institute of CSIC, Beijing 100101, China)

Communication is an important base for the implementation of operational command and control of the ship fleet, and it plays an important role in the operation. The paper made a research on the wireless communication means of US Navy ships and and its management mode, and summarizes its characteristics.

ship fleet；communication；management

U675.7

A

1672–7619(2016)10–0154–04

10.3404/j.issn.1672–7619.2016.10.032

2016–08–12；

2016–09–06

宿勇(1961–)，男，高级工程师，研究方向为舰船电子信息系统。